TVS管相關知識
在設計中,使用到了TVS管,在之前的設計中沒有特別關註TVS管。今天查了一些資料,算是簡單的有個了解。
TVS管是一種保護器件。它的英文全稱為 transient voltage suppressor,意思是瞬態電壓抑制器。TVS管是一種二極管形式的器件。其原理有點像穩壓二極管,都是利用反向擊穿穩定電壓,但TVS管的響應速度要快於穩壓管。當TVS管的受到反向瞬態高能量沖擊是,它能以極高的速度(亞納秒級)將兩級間的阻抗變為低阻抗,從而具有很好的浪湧功率吸收能力,同時也能使兩級之間的電壓保持在一個預定值,有效的保護電路中其他元器件的免受浪湧脈沖的損壞。
順便把TVS管和穩壓管兩者比較一下:
【相同點】
1.都可以限制兩端電壓在一定得範圍內。
2.長時間耐流值差不多,跟體積功耗有關。
【不同點】
1.電壓精度上 穩壓管的穩壓值比較精確,TVS是在一個範圍內
2.通流能力上 穩壓管的耐湧浪電流很小,而TVS可以達到幾百A
3.原理上 穩壓管是齊納隧道效應或雪崩效應,TVS是雪崩效應
4.應用上 穩壓管用於穩壓,TVS用於瞬態高壓保護
5.穩壓值上 穩壓管3.3V~75V,TVS管6.8V~550V
6.響應時間 TVS可以達到1ps
比較後就比較清楚了,穩壓二極管和TVS管是不可以相互替代的。
清楚了原理我們來看TVS管的一些參數,我們通過Datasheet來看,這樣比較直觀。
figure1 datasheet中的選型參數
第一欄和第二欄是和具體器件相關的,我們不管它。
REVERSE STAND-OFF VOLTAGE VRWM(V) 反向峰值電壓,這個即TVS管的工作電壓,保證在正常工作時,TVS管兩端的電阻很大,這就保證了TVS管吸收的電流可以忽略不計。一般來說,這個值等於或略大於正常工作電壓。
BREAKDOWN VOLTAGE VBR(V) MIN & MAX @IT 反向擊穿電壓,表明在直流電流IT條件下,測得的反向電壓值,表明從此點開始器件進入反向雪崩擊穿。
TEST CURRENT IT(mA) 測試電流,用來規定器件的反向擊穿電壓值。
MAXIMUM CLAMPING VOLTAGE @IPP Vc(V)最大鉗位電壓,在規定的脈沖時間tr/tp內,承受的最大峰值電流Ipp是,加在器件上的最大電壓值。
PEAK PULSE CURRENT IPP(A) 最大脈沖電流,在規定的時間tr/tp內,器件所允許通過的最大峰值脈沖電流。
REVERSE LEAKAGE @VRWM IR(uA) 反向漏電流,即在工作電壓VRWM時,流經TVS管的反向電流。
還有就是:
Cj Junction Capacitance 接電容,主要指TVS和GND或IO連接時,具有的電容值。
還有部分作為高速IO上保護的TVS,還會給出insert loss @ Freq。以便確認是否能作為保護器件。
得知了這些參數後,就可以選擇合適的器件用以自己的電路上了,網上流行這樣的選型原則。
① TVS額定反向關斷電壓VWM應大於或等於被保護電路的最大工作電壓。
② 最小擊穿電壓VBR=VWM/KBR (其中,KBR=0.8~0.9)。
③ TVS的最大箝位電壓VC應小於被保護電路的損壞電壓,即VC=KC×VBR (其中,KC=1.3)。
④ 在規定的脈沖持續時間內,TVS的最大峰值脈沖功耗PM必須大於被保護電路內可能出現的峰值脈沖功率。在確定了最大箝位電壓後,其峰值脈沖電流應大於瞬態浪湧電流。
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